Misura del rapporto di reiezione dell'alimentazione

Attività da eseguire

Nella progettazione di alimentatori all'avanguardia, compresi i convertitori buck multifase, è necessario misurare il rapporto di reiezione dell'alimentazione o power supply ripple rejection (PSRR). Il PSRR è un importante indicatore della stabilità dell'uscita dell'alimentatore e fornisce informazioni su come le variazioni della tensione di ingresso influenzano la stabilità della tensione di uscita.

Soluzione Rohde & Schwarz

Analisi semplice e rapida della risposta in bassa frequenza del circuito di regolazione con un oscilloscopio utilizzando l’opzione di analisi della risposta in frequenza R&S®MXO-K36 (diagramma di Bode). Caratterizzare la risposta in frequenza per varie apparecchiature elettroniche, tra cui i filtri passivi e i circuiti degli amplificatori. Misurare la risposta dell'anello di controllo e il rapporto di reiezione dell’alimentazione negli alimentatori a commutazione (switching). L’opzione R&S®MXO-K36 utilizza il generatore di forme d’onda incorporato nell’oscilloscopio per creare segnali di stimolo che vanno da 10 mHz a 100 MHz. Misurando il rapporto tra il segnale di stimolo e il segnale di uscita del dispositivo in prova per ciascuna frequenza di test, l’oscilloscopio traccia un diagramma del guadagno con la linearità della fase in scala logaritmica.

L’opzione R&S®MXO-K36 consente di misurare il rapporto di reiezione dell’alimentazione e di caratterizzare la transizione dal sistema di regolazione all'uscita regolata..

Configurazione di misura

Il PSRR viene misurato applicando una tensione di ondulazione residua sinusoidale sovrapposta alla tensione di alimentazione e misurando il guadagno dall’ingresso all’uscita del regolatore come funzione della frequenza dell'ondulazione.

Un trasformatore di iniezione di linea, come il modello Picotest J2120A, assicura l'isolamento del segnale iniettato e impedisce l'induzione di polarizzazioni in continua.

Le sonde

Per eseguire misure PSRR appropriate è indispensabile disporre di buone sonde. L'ampiezza da picco a picco per il segnale Vout può essere molto piccola, a causa dell’elevato rapporto di reiezione per il convertitore DC/DC da caratterizzare. Sono necessarie sonde con una gamma dinamica più elevata.

Sebbene la maggior parte degli oscilloscopi disponga solitamente di sonde passive 10:1, le sonde passive 1:1 connesse al segnale di uscita migliorano la gamma dinamica e riducono il rumore intrinseco del sistema di misura in modo significativo. Rohde & Schwarz consiglia le sonde passive 1:1 R&S®RT-ZP1X con larghezza di banda di 38 MHz.

La riduzione della lunghezza di una connessione di massa della sonda riduce al minimo l’induttanza del loop di massa. Il cavo di massa standard della sonda può fungere da antenna e amplificare il rumore di commutazione indesiderato. Se un contatto di massa si trova in prossimità dei punti di test Vin e Vout, non va utilizzato alcun cavo di massa. Utilizzare la molla di massa della sonda R&S®RT-ZP1X per accorciare il collegamento a terra e ottenere una buona massa a basso rumore per la misura.

Impostazione dello strumento

Dopo aver connesso l’oscilloscopio al circuito sottoposto a test, la misura può essere avviata facilmente:

• Impostare la frequenza iniziale e finale tra 10 mHz e 100 MHz e determinare il livello di uscita del generatore.
• Impostare i punti per decade per migliorare e modificare la risoluzione dell’acquisizione. L’oscilloscopio supporta fino a 500 punti per decade.
• Profilare l’ampiezza dell’uscita del generatore (fino a 100 passaggi) per sopprimere il rumore del circuito sottoposto a test.
• Premere il pulsante di avvio per iniziare la misura. I risultati di misura vengono rappresentati come andamento del guadagno in funzione della frequenza. Impostare i marker in base al punto di interesse.

Risultati di misura

Il diagramma mostra la funzione di transizione del sistema di regolazione per la tensione di ondulazione applicata come guadagno sulla frequenza. Ulteriori strumenti consentono un'analisi dettagliata del PSRR, e marcatori mobili in singole posizioni ricalcano la traccia misurata.

Una tabella elenca le coordinate dei marcatori.

La tabella dei risultati di misura contiene informazioni dettagliate su ciascun punto misurato (frequenza e guadagno). Quando si utilizzano i marker, viene evidenziata la corrispondente riga nella tabella dei risultati.

Riassunto

Gli oscilloscopi sono gli strumenti principali utilizzati dai progettisti per verificare e caratterizzare i progetti di alimentatori, come i convertitori buck multifase. L'opzione di analisi della risposta in frequenza (diagramma di Bode) R&S®MXO-K36 è ideale per analizzare parametri come il rapporto di reiezione dell'alimentazione.